加熱爐結(jié)構(gòu)課件

加熱爐結(jié)構(gòu)

火焰爐——火焰或燃燒產(chǎn)物占據(jù)爐膛一部分空間，物料占據(jù)另一部分空間。

豎爐——爐身直立，大部分空間堆滿塊狀物料，爐

燃料爐氣通過料層的孔隙向上流動(dòng)。

流態(tài)化爐——爐內(nèi)是細(xì)顆粒物料的流態(tài)化床，氣體由下部通入。

工

浴爐——爐內(nèi)盛液體介質(zhì)（熔鹽或熔融金屬），工

業(yè)件浸入此介質(zhì)中進(jìn)行加熱。

爐

電爐——以電為熱源，可劃分為電阻爐、感應(yīng)爐、電弧爐三類。

自熱爐——爐料自身產(chǎn)生的熱量維持爐子的正常工作如氧氣轉(zhuǎn)爐等。一、加熱爐的分類

1.連續(xù)式加熱爐是多種多樣的，大致可按下列特征分類：（1）按運(yùn)料方式：推鋼式爐、步進(jìn)式爐、鏈?zhǔn)綘t、輥底式爐、環(huán)形爐等（2）按供熱制度：一段式、二段式、三段式、多段式（3）按預(yù)熱情況：無預(yù)熱、換熱式、蓄熱式（4）按出料方式：端出料、側(cè)出料

步進(jìn)式與推鋼式加熱爐相比有何優(yōu)點(diǎn)？

(1)適合加熱各種形狀和尺寸的鋼坯，特別適合推鋼式加熱爐不便加熱的大型板和異型坯。

(2)爐子長度不受推鋼比的限制，不會(huì)產(chǎn)生拱鋼現(xiàn)象。

(3)料坯之間有一定的距離，不會(huì)產(chǎn)生粘鋼現(xiàn)象，而且可根據(jù)需要改變鋼料之間的距離；

(4)鋼料靠步進(jìn)梁運(yùn)送，因此沒有劃痕。(5)通過調(diào)整步進(jìn)周期時(shí)間，可改變鋼料在爐內(nèi)的周期時(shí)間，以適應(yīng)不同鋼種加熱的需要。(6)軋鋼機(jī)有故障時(shí)，能將鋼料從進(jìn)料口退出，防止鋼料在爐內(nèi)長期停留而造成氧化燒損和脫碳。(7)加熱時(shí)間容易控制，便于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化，適合于計(jì)算機(jī)操作。二、加熱爐的結(jié)構(gòu)

加熱爐本體冷卻系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)

加熱爐排煙系統(tǒng)裝出料系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)1.加熱爐本體

主要由爐膛、爐子基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)等組成。

（1）爐膛一般是由爐墻、爐頂和爐底構(gòu)成的近乎六面體的空間。爐墻：加熱爐都采用直立的爐墻，用粘土磚砌筑的爐墻，主墻厚度為1.5～2塊磚厚（464～580mm)。用耐火澆注料砌筑的爐墻，主墻厚度一般為250～300mm。其余部分為絕熱耐火材料，構(gòu)成復(fù)合爐墻。為提高爐子強(qiáng)度和氣密性，爐墻外面包上4～10mm厚的鋼板。爐底：加熱爐的爐底結(jié)構(gòu)基本分為兩種：①固定式爐底—鋼坯靠推鋼機(jī)推動(dòng)在爐底上運(yùn)動(dòng)如推鋼式加熱爐。②移動(dòng)式爐底—機(jī)械化的爐底帶動(dòng)鋼坯一起移動(dòng)，如步進(jìn)式加熱爐。2.冷卻系統(tǒng)加熱爐爐底水梁的冷卻方式分為水冷卻和汽化冷卻。

（1）汽化冷卻系統(tǒng)主要設(shè)備：①汽包②除氧水箱③電動(dòng)循環(huán)泵④柴油循環(huán)泵⑤電動(dòng)給水泵⑥柴油給水泵⑦定期排污擴(kuò)容⑧連續(xù)排污擴(kuò)容器（2）汽化冷卻工藝原理：

加熱爐汽化冷卻是一個(gè)封閉系統(tǒng)。汽化冷卻系

統(tǒng)由軟水除氧給水系統(tǒng)、汽包、水梁冷卻水回

路三部分組成。

爐底水梁吸收了加熱爐的熱量后被封閉系統(tǒng)中不斷流動(dòng)的熱水帶走，這樣系統(tǒng)中帶有一定壓力的熱水帶走了爐膛內(nèi)爐底水梁的熱量，冷卻了處于高溫中的爐底水梁并使自身轉(zhuǎn)變成汽水混合物。系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽可供外部用戶使用，并不斷向系統(tǒng)中補(bǔ)充消耗掉的水。周而復(fù)始，這樣一個(gè)過程和系統(tǒng)即稱為汽化冷卻（系統(tǒng)）。（3）汽化冷卻的優(yōu)點(diǎn)：1）汽化冷卻的耗水量比直接用水冷卻少得多。僅相當(dāng)于水冷卻的1／30左右。

2）用工業(yè)水冷卻時(shí)，由冷卻水帶走的熱量全部損失，而汽化冷卻所產(chǎn)生的蒸汽則可供生產(chǎn)使用，可以用來發(fā)電。

3）爐底水梁采用汽化冷卻時(shí)，其表面溫度比采用水冷卻時(shí)要高一些，可以減輕坯料加熱時(shí)形成的黑印、改善坯料加熱溫度的均勻性。

4）采用水冷卻時(shí)，用工業(yè)水，其硬度較高易結(jié)垢，傳熱效果變差，使?fàn)t底水梁發(fā)生過熱或燒壞。采用汽化冷卻時(shí)，采用軟水可以避免結(jié)垢，從而可延長爐底水梁的壽命。3.燃燒系統(tǒng)主要包括燒嘴、供風(fēng)系統(tǒng)、煤氣系統(tǒng)、換向系統(tǒng)等部分組成。蓄熱式燃燒技術(shù)：

它是將高溫空氣和煤氣噴射入爐膛，維持低氧狀態(tài)下燃燒?？諝夂兔簹鉁囟阮A(yù)熱到8000C～10000C以上。與傳統(tǒng)燃燒過程相比，蓄熱式燃燒的最大特點(diǎn)是節(jié)省燃料，減少CO2和NOX的排放及降低燃燒噪音。。（1）工作過程：燒嘴和蓄熱體是成對(duì)出現(xiàn)的，當(dāng)空氣和煤氣通過燒嘴時(shí)，被加熱供燃燒所用，另一側(cè)的燒嘴則充當(dāng)排煙的角色，同時(shí)蓄熱體被煙氣加熱。當(dāng)?shù)竭_(dá)換向時(shí)刻時(shí)，換向閥動(dòng)作使系統(tǒng)反向運(yùn)行，加熱好的蓄熱體被用來預(yù)熱空氣和煤氣，冷卻的蓄熱體又被排出的高溫?zé)煔饧訜?，最后排出的煙氣只?50～200℃，空氣和煤氣預(yù)熱溫度800～1000℃左右。

蜂窩狀蓄熱體與小球狀蓄熱體比較有如下優(yōu)點(diǎn):

1）蜂窩體換熱面積大，傳熱能力強(qiáng)。同樣換熱能力時(shí)，蜂窩狀蓄熱體的體積只需小球蓄熱體1/3～1/4。

2）蜂窩體壁很薄，透熱深度小，因而蓄熱、放熱速度快，溫度效率高，換向時(shí)間僅為60秒左右，有利于保證鋼坯均勻加熱。

3）蜂窩體內(nèi)氣流通道規(guī)則，阻力損失僅為球狀的1/3～1/4，不易產(chǎn)生灰塵沉積堵塞。

4）因小球具有流動(dòng)性，安裝時(shí)較為困難，其次蓄熱式燒嘴采用小球方式，由于擺放不下更多的蓄熱球，有蓄熱能力不足的現(xiàn)象，會(huì)造成爐子嚴(yán)重正壓，加熱爐升溫困難等問題。（4）換向閥：換向可采用定時(shí)換向和定溫?fù)Q向,換向周期30～60秒左右，由PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制。五通換向閥直通四通閥旋轉(zhuǎn)換向閥兩位三通閥

煙道布置時(shí)要盡量縮短長度和減少煙氣流動(dòng)阻力損失，要與廠房柱基、設(shè)備基礎(chǔ)和電纜等保持一定的距離，以免它們受煙道溫度的影響。為了控制排煙量以調(diào)節(jié)爐膛壓力，煙道上必須設(shè)置煙道閘板。（3）煙囪：煙囪是通常用的一種排煙裝置。煙囪結(jié)構(gòu)有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和金屬煙囪。絕大多數(shù)的煙囪采用鋼筋混凝土煙囪修建。5.裝出料系統(tǒng)

推鋼式加熱爐一般有裝鋼輥道、上料臺(tái)架，出鋼是斜坡直接滑下；步進(jìn)式加熱爐有裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)，裝、出鋼機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)齒輪傳動(dòng)，升降運(yùn)動(dòng)由液壓驅(qū)動(dòng)。

6.余熱回收系統(tǒng)（1）換熱器：換熱器是余熱回收裝置的一種，主要用于回收煙氣余熱，以提高爐子的熱利用效率。

換熱器按材質(zhì)可分為金屬換熱器和陶瓷換熱器，金屬換熱器導(dǎo)熱系數(shù)高、體積小、氣密性好等；陶瓷換熱器可以承受很高的煙氣溫度，可將空氣預(yù)熱到800～1000℃，且壽命長。（2）加熱爐余熱回收的途徑:①利用排出爐外的煙氣來預(yù)熱空氣和煤氣，

提高爐子的熱效率；②排出爐外的煙氣來生產(chǎn)蒸汽，以供生產(chǎn)和生活使用。（3）利用煙氣來預(yù)熱空氣和煤氣的意義:

①可回收熱量，節(jié)約燃料；②可提高燃燒溫度，有利于利用低熱值燃料；③可改善燃燒過程，改善燃燒效果。7.自動(dòng)控制系統(tǒng)

加熱爐多采用PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各點(diǎn)的溫度、壓力、流量的調(diào)節(jié)控制。

PLC系統(tǒng)的功能：

(1)PLC系統(tǒng)完成對(duì)生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)的采集，輸入/輸出信號(hào)的變換、處理、顯示、記錄、積累、運(yùn)算、連鎖報(bào)警等功能。

(2)操作人員能通過對(duì)流程畫面、趨勢記錄、報(bào)警等畫面的觀察，分析問題?？梢栽诳刂婆_(tái)上對(duì)各個(gè)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行操作。

三、加熱原理

1、鋼坯加熱的目的：（1）提高鋼坯的塑性，以降低鋼坯在熱加工時(shí)的變形抗力，從而減少軋制中軋輥的磨損和斷輥等機(jī)械設(shè)備事故。（2）使坯料內(nèi)外溫度均勻，以避免由于溫度應(yīng)力過大造成成品的嚴(yán)重缺陷或廢品。（3）改善金屬的結(jié)晶組織或消除加工時(shí)所形成的內(nèi)應(yīng)力。

2、鋼坯的加熱工藝：（1）加熱溫度：加熱終了時(shí)鋼坯出爐前的表面溫度。一般來說，加熱溫度越高，對(duì)熱加工過程越有利。因?yàn)殇撆鳒囟容^高時(shí)，塑性較好，加工時(shí)的變形阻力小，能耗消耗量少。同時(shí)，軋機(jī)可以增加壓下量，提高軋制速度，提高產(chǎn)量，減輕設(shè)備的磨損。但是加熱溫度受到鋼坯過熱、過燒、氧化和脫碳的限制。因此，每一種鋼坯的加熱溫度都有一個(gè)上限，即最高加熱溫度。

（2）加熱速度：加熱時(shí)表面溫度升高的速度，單位為oC∕h。加熱速度越快，爐子單位生產(chǎn)率越高，鋼坯的氧化越少，單位燃耗也越低。但加熱速度除了受到爐子的傳熱條件和燃耗指標(biāo)的限制之外，主要是受到鋼坯本身所允許的加熱速度的限制，可歸結(jié)為兩點(diǎn)：①鋼坯加熱初期，由于斷面溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力。加熱速度越快，溫度差越大，熱應(yīng)力也越大。這種應(yīng)力可能超過金屬的強(qiáng)度極限，造成鋼坯的破裂。②加熱終了時(shí)，斷面上的溫度差可能超過所要求的最終斷面溫差，造成壓力加工上的困難。

（3）加熱制度：通常用溫度制度和供熱制度兩種形式表示。溫度制度：鋼坯周圍的溫度隨加熱時(shí)間的變化。供熱制度：為保證溫度制度，所供給的熱量隨加熱時(shí)間的變化。

加熱制度從爐型分為：一段式、二段式、三段式、多段式3、鋼坯的加熱缺陷：（1）鋼的氧化：1）定義：鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時(shí)，鋼坯表面同爐氣中的CO2、H2O、O2、CO等發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鐵皮的過程叫鋼的氧化。生成的氧化鐵皮即所說燒損，氧化鐵皮結(jié)構(gòu)示意圖如下：2）影響氧化的因素：加熱溫度、加熱時(shí)間、爐氣成分、鋼坯的成分等。Fe2O3Fe3O4FeOFe①加熱溫度的影響：在900℃以下時(shí)，鋼的氧化速度很?。划?dāng)達(dá)1000℃以上時(shí)，鋼的氧化速度急劇增加。②加熱時(shí)間的影響：在相同條件下，加熱時(shí)間愈長則鋼的氧化層愈厚。③爐氣成分的影響：爐氣中一般含有O2、H2O、CO2、CO等，它們都能與鋼坯發(fā)生化學(xué)發(fā)應(yīng)。④鋼的成分的影響：對(duì)于碳鋼來說，增加含碳量，鋼的燒損量有所下降。合金元素如Cr、Si、Mn、Al等可提高鋼的抗氧化。

3）減少氧化的措施：①快速加熱，減少鋼在高溫取得停留時(shí)間，加熱能力與軋鋼能力相匹配。②控制爐內(nèi)氣氛：保證煤氣完全燃燒的前提下，減少過剩空氣量。③保持微正壓操作。

（3）鋼的脫碳：1）定義：鋼在加熱時(shí)除表面部分氧化燒損外，爐氣中的氧化性氣體還要和鋼中的碳（即Fe3C）發(fā)生反應(yīng)而使鋼中的碳含量降低，這種現(xiàn)象稱為鋼的脫碳。2）脫碳的危害：脫碳后鋼的機(jī)械強(qiáng)度（尤其是硬度）大為降低，嚴(yán)重時(shí)其疲勞強(qiáng)度也降低（如彈簧鋼）。3）影響脫碳的因素：加熱溫度、加熱時(shí)間、爐氣成分、鋼的成分等。4）預(yù)防措施：

①快速加熱，減少鋼在高溫段的停留時(shí)間。

②正確選擇加熱溫度，避開易脫碳的峰值范圍。

③適當(dāng)調(diào)節(jié)和控制爐內(nèi)氣氛。（4）鋼的過熱、過燒：

1）鋼的過熱：當(dāng)鋼的加熱溫度超過臨界點(diǎn)后，鋼的晶粒開始長大，溫度愈高，加熱時(shí)間愈長，晶粒長大越明顯。晶粒長大后會(huì)使其機(jī)械性能變差，這種現(xiàn)象叫鋼的過熱。